Un nuovo microscopio a 2 fotoni che “infrange un limite di velocità di vecchia data” per quanto riguarda le analisi delle attività del cervello è stato costruito da un gruppo di scienziati del Janelia Research Campus dell’Howard Hughes Medical Institute.
Il microscopio, che risulterebbe 15 volte più veloce di quanto ritenuto possibile dagli stessi scienziati in precedenza, è così veloce nel raccogliere i dati che può registrare anche i picchi di tensione degli stessi neuroni e il rilascio dei messaggeri chimici su ampie zone del cervello.
Ciò consente il monitoraggio contemporaneo di centinaia di sinapsi, qualcosa che in precedenza era considerato un sogno da parte dei neuroscienziati impegnati nell’imaging del cervello e che da oggi potrebbe essere realtà del quotidiano.
Si tratta di eventi che, oltre a dover essere analizzati nel cervello di pazienti o animali vivi (e già questo pone grosse difficoltà perché un cervello vivente risulta sostanzialmente impenetrabile con la classica microscopia ottica), possono durare solo pochi millisecondi.
Nello studio, pubblicato su Nature Methods, si spiega come i “classici” microscopi a due fotoni possano incontrare delle difficoltà per analizzare le attività del cervello dato che ogni misurazione richiede comunque diversi nanosecondi. Questo limita la velocità con la quale si può catturare un’immagine e limita dunque i dati che si possono acquisire.
“Abbiamo superato questo limite comprimendo le misurazioni”, afferma Kaspar Podgorski, uno dei ricercatori impegnati nel progetto. Si riferisce alle misurazioni di quello che potrebbe apparire come un limite fondamentale, ossia il numero di pixel moltiplicato per il tempo minimo per pixel.
Il nuovo dispositivo è un microscopio a proiezione angolare a linea di scansione (Scanned Line Angular Projection o SLAP), che permette il passaggio di un raggio di luce su un campione tramite quattro diversi livelli e non registra ogni pixel del raggio ma comprime i punti della linea del raggio stesso in un numero.
I dati vengono poi decodificati tramite un computer, “un po’ come risolvere un enorme puzzle di Sudoku”, riferisce il comunicato stampa.
Approfondimenti
- Kilohertz frame-rate two-photon tomography | Nature Methods (IA) (DOI: 10.1038/s41592-019-0493-9)
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